Příprava hydrogelových mikrokuliček z hydroxypropylmethylcelulózy

Tento experiment využívá metodu suspenzní polymerace v reverzní fázi s použitím hydroxypropylmethylcelulózy (HPMC) jako suroviny, roztoku hydroxidu sodného jako vodné fáze, cyklohexanu jako olejové fáze a divinylsulfonu (DVS) jako zesíťující směsi Tween- 20 a Span-60 jako dispergační činidlo, míchání rychlostí 400-900 ot./min. pro přípravu hydrogelových mikrokuliček.

klíčová slova: hydroxypropylmethylcelulóza; hydrogel; mikrokuličky; disperzant

1.Přehled

1.1 Definice hydrogelu

Hydrogel (Hydrogel) je druh vysokomolekulárního polymeru, který obsahuje velké množství vody v síťové struktuře a je ve vodě nerozpustný. Část hydrofobních skupin a hydrofilních zbytků je zavedena do ve vodě rozpustného polymeru se síťovou zesíťovanou strukturou a hydrofilní zbytky se vážou na molekuly vody, spojují molekuly vody uvnitř sítě, zatímco hydrofobní zbytky bobtnají vodou a tvoří kříž - vázané polymery. Želé a kontaktní čočky v každodenním životě jsou všechny hydrogelové produkty. Podle velikosti a tvaru hydrogelu jej lze rozdělit na makroskopický gel a mikroskopický gel (mikrokuličky), přičemž první lze rozdělit na sloupcový, porézní houbový, vláknitý, membránový, kulovitý atd. V současnosti připravované mikrokuličky a mikrokuličky nanoměřítek mají dobrou měkkost, elasticitu, kapacitu akumulace kapaliny a biokompatibilitu a používají se při výzkumu zachycených léčiv.

1.2 Význam výběru tématu

V posledních letech, aby byly splněny požadavky ochrany životního prostředí, polymerní hydrogelové materiály postupně přitahovaly širokou pozornost kvůli jejich dobrým hydrofilním vlastnostem a biokompatibilitě. Hydrogelové mikrokuličky byly připraveny z hydroxypropylmethylcelulózy jako suroviny v tomto experimentu. Hydroxypropylmethylcelulóza je neiontový éter celulózy, bílý prášek, bez zápachu a chuti a má nenahraditelné vlastnosti jiných syntetických polymerních materiálů, takže má vysokou výzkumnou hodnotu v oblasti polymerů.

1.3 Stav vývoje doma a v zahraničí

Hydrogel je farmaceutická léková forma, která v posledních letech přitahuje velkou pozornost mezinárodní lékařské komunity a rychle se vyvíjí. Od doby, kdy Wichterle a Lim v ​​roce 1960 publikovali svou průkopnickou práci o HEMA zesíťovaných hydrogelech, se výzkum a průzkum hydrogelů nadále prohluboval. V polovině 70. let Tanaka objevil hydrogely citlivé na pH při měření poměru bobtnání zestárlých akrylamidových gelů, což znamená nový krok ve studiu hydrogelů. moje země je ve fázi vývoje hydrogelu. Vzhledem k rozsáhlému procesu přípravy tradiční čínské medicíny a složitým komponentům je obtížné extrahovat jeden čistý produkt, když více komponent spolupracuje, a dávkování je velké, takže vývoj hydrogelu čínské medicíny může být relativně pomalý.

1.4 Experimentální materiály a principy

1.4.1 Hydroxypropylmethylcelulóza

Hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC), derivát methylcelulózy, je důležitý směsný ether, který patří k neiontovým vodorozpustným polymerům, je bez zápachu, chuti a netoxický.

Průmyslová HPMC je ve formě bílého prášku nebo bílého sypkého vlákna a jeho vodný roztok má povrchovou aktivitu, vysokou průhlednost a stabilní výkon. Protože HPMC má vlastnost tepelné želatinace, vodný roztok produktu se zahřívá za vzniku gelu a vysráží se a poté se po ochlazení rozpustí a teplota želatinace různých specifikací produktu je různá. Vlastnosti různých specifikací HPMC se také liší. Rozpustnost se mění s viskozitou a není ovlivněna hodnotou pH. Čím nižší je viskozita, tím vyšší je rozpustnost. S klesajícím obsahem methoxylové skupiny se zvyšuje bod gelovatění HPMC, snižuje se rozpustnost ve vodě a snižuje se povrchová aktivita. V biomedicínském průmyslu se používá hlavně jako polymerní materiál řídící rychlost pro nátěrové materiály, filmové materiály a přípravky s postupným uvolňováním. Může být také použit jako stabilizátor, suspendační činidlo, lepidlo na tablety a zesilovač viskozity.

1.4.2 Princip

Pomocí metody suspenzní polymerace s reverzní fází, s použitím Tween-20, složeného dispergačního činidla Span-60 a Tween-20 jako samostatných dispergačních činidel, určete hodnotu HLB (povrchově aktivní látka je amfifil s hydrofilní skupinou a lipofilní skupinou Molecule, velikost velikosti a síly rovnováha mezi hydrofilní skupinou a lipofilní skupinou v molekule surfaktantu je definována jako přibližný rozsah hodnoty hydrofilně-lipofilní rovnováhy surfaktantu, protože cyklohexan může lépe dispergovat roztok monomeru a odvádět generované teplo v experimentu je dávka 1-5krát větší než u vodného roztoku monomeru s koncentrací 99 % divinylsulfonu jako síťovacího činidla a množství síťovacího činidla je řízeno na přibližně 10 %. suchá celulózová hmota, takže více lineárních molekul je vzájemně spojeno a zesíťováno do síťové struktury Látka, která kovalentně váže nebo usnadňuje tvorbu iontových vazeb mezi řetězci polymerních molekul.

Míchání je pro tento experiment velmi důležité a rychlost se obecně řídí na třetím nebo čtvrtém rychlostním stupni. Protože velikost rychlosti otáčení přímo ovlivňuje velikost mikrokuliček. Když je rychlost otáčení vyšší než 980 ot./min., dojde k vážnému jevu lepení stěn, což výrazně sníží výtěžnost produktu; Síťovací činidlo má tendenci vytvářet objemné gely a nelze získat kulovité produkty.

2. Experimentální přístroje a metody

2.1 Experimentální přístroje

Elektronická váha, multifunkční elektrické míchadlo, polarizační mikroskop, analyzátor velikosti částic Malvern.

K přípravě celulózových hydrogelových mikrokuliček se jako hlavní chemikálie používají cyklohexan, Tween-20, Span-60, hydroxypropylmethylcelulóza, divinylsulfon, hydroxid sodný, destilovaná voda, přičemž všechny tyto monomery a přísady se používají přímo bez úpravy.

2.2 Kroky přípravy mikrokuliček celulózového hydrogelu

2.2.1 Použití Tween 20 jako dispergačního činidla

Rozpouštění hydroxypropylmethylcelulózy. Přesně odvažte 2 g hydroxidu sodného a pomocí 100ml odměrné baňky připravte 2% roztok hydroxidu sodného. Odeberte 80 ml připraveného roztoku hydroxidu sodného a zahřejte ve vodní lázni asi na 50 °C°C, navážíme 0,2 g celulózy a přidáme k alkalickému roztoku, promícháme skleněnou tyčinkou, vložíme do studené vody na ledovou lázeň a po vyčeření roztoku použijeme jako vodní fázi. Pomocí odměrného válce odměřte 120 ml cyklohexanu (olejová fáze) do tříhrdlé baňky, stříkačkou natáhněte 5 ml Tween-20 do olejové fáze a míchejte při 700 ot./min. po dobu jedné hodiny. Odeberte polovinu připravené vodné fáze a přidejte ji do tříhrdlé baňky a míchejte po dobu tří hodin. Koncentrace divinylsulfonu je 99%, zředěný na 1% destilovanou vodou. Pomocí pipety odeberte 0,5 ml DVS do 50 ml odměrné baňky pro přípravu 1 % DVS, 1 ml DVS odpovídá 0,01 g. Pomocí pipety odeberte 1 ml do tříhrdlé baňky. Míchá se při teplotě místnosti po dobu 22 hodin.

2.2.2 Použití span60 a Tween-20 jako dispergačních činidel

Druhá polovina právě připravené vodní fáze. Odvažte 0,01 gspan60 a přidejte do zkumavky, zahřívejte v 65stupňové vodní lázni, dokud se nerozpustí, poté do vodní lázně kápněte gumovým kapátkem několik kapek cyklohexanu a zahřívejte, dokud se roztok nezmění na mléčně bílý. Přidejte jej do tříhrdlé baňky, poté přidejte 120 ml cyklohexanu, zkumavku několikrát opláchněte cyklohexanem, zahřívejte po dobu 5 minut, ochlaďte na teplotu místnosti a přidejte 0,5 ml Tween-20. Po míchání po dobu tří hodin byl přidán 1 ml zředěného DVS. Míchá se při teplotě místnosti po dobu 22 hodin.

2.2.3 Experimentální výsledky

Míchaný vzorek byl ponořen do skleněné tyčinky a rozpuštěn v 50 ml absolutního ethanolu a velikost částic byla měřena pomocí Malvernova měřiče částic. Použití Tween-20 jako dispergační mikroemulze je hustší a naměřená velikost částic 87,1 % je 455,2 d.nm a velikost částic 12,9 % je 5026 d.nm. Mikroemulze směsného dispergačního činidla Tween-20 a Span-60 je podobná jako u mléka, s 81,7 % velikosti částic 5421 d.nm a 18,3 % velikosti částic 180,1 d.nm.

3. Diskuse experimentálních výsledků

Pro emulgátor pro přípravu inverzní mikroemulze je často lepší použít sloučeninu hydrofilní povrchově aktivní látky a lipofilní povrchově aktivní látky. Je to proto, že rozpustnost jediné povrchově aktivní látky v systému je nízká. Poté, co jsou tyto dva smíchány, navzájem hydrofilní skupiny a lipofilní skupiny spolupracují, aby měly solubilizační účinek. Hodnota HLB je také běžně používaným indexem při výběru emulgátorů. Úpravou hodnoty HLB lze optimalizovat poměr dvousložkového složeného emulgátoru a připravit jednotnější mikrokuličky. V tomto experimentu byly jako dispergační činidlo použity slabě lipofilní Span-60 (HLB = 4,7) a hydrofilní Tween-20 (HLB = 16,7) a jako dispergační činidlo byl použit samotný Span-20. Z experimentálních výsledků je vidět, že účinek sloučeniny je lepší než u jediného dispergačního činidla. Mikroemulze složeného dispergačního činidla je relativně jednotná a má konzistenci podobnou mléku; mikroemulze s použitím jediného dispergačního činidla má příliš vysokou viskozitu a bílé částice. Malý pík se objeví pod směsným dispergačním činidlem Tween-20 a Span-60. Možným důvodem je, že mezifázové napětí směsného systému Span-60 a Tween-20 je vysoké a samotné dispergační činidlo se rozbíjí za intenzivního míchání za vzniku Jemných částic ovlivní výsledky experimentu. Nevýhodou dispergačního činidla Tween-20 je to, že má velký počet polyoxyethylenových řetězců (n=20 nebo tak), což zvětšuje sterickou zábranu mezi molekulami povrchově aktivní látky a je obtížné dosáhnout hustoty na rozhraní. Soudě podle kombinace diagramů velikosti částic mohou být bílé částice uvnitř nedispergovaná celulóza. Výsledky tohoto experimentu tedy naznačují, že účinek použití složeného dispergačního činidla je lepší a experiment může dále snížit množství Tween-20, aby byly připravené mikrokuličky jednotnější.

Kromě toho by měly být minimalizovány některé chyby v procesu experimentální operace, jako je příprava hydroxidu sodného v procesu rozpouštění HPMC, ředění DVS atd., by měly být co nejvíce standardizovány, aby se omezily experimentální chyby. Nejdůležitější je množství dispergačního činidla, rychlost a intenzita míchání a množství síťovacího činidla. Pouze při správné kontrole lze připravit hydrogelové mikrokuličky s dobrou disperzí a jednotnou velikostí částic.